如何應(yīng)對(duì)USB大功率充電器DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲？

01USB Power Delivery的普及

USB Power Delivery是一種供電標(biāo)準(zhǔn)，可以通過USB提供比以前更大、最大達(dá)到100W的電源功率。

USB Power Delivery可以通過USB連接來為以前無法支持的PC和顯示器等設(shè)備供電。

另一個(gè)特征是可以瞬時(shí)切換供電側(cè)和充電側(cè)，從而可以在不產(chǎn)生不必要的熱量的情況下充電。

隨著USB Power Delivery的普及，出現(xiàn)了許多大功率USB充電器。

除了PC和顯示器外，其他通過USB Power Delivery電源供電的設(shè)備也在增加，預(yù)計(jì)將來會(huì)進(jìn)一步普及。

02USB Power Delivery供電設(shè)備產(chǎn)生的噪音

USB充電器有內(nèi)置的DC-DC轉(zhuǎn)換器，因此可以根據(jù)供電對(duì)象設(shè)備來改變電壓。

由于支持USB Power Delivery的大功率充電器具有較大的供電電流值，因此DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)噪聲往往比以前的USB充電器更大。

該噪聲是從連接充電器和供電對(duì)象設(shè)備的電纜發(fā)出的，有可能會(huì)干擾設(shè)備的工作和通信。

03USB Power Delivery供電設(shè)備的噪聲問題

我們使用USB Power Delivery測(cè)試基板對(duì)供電時(shí)的輻射噪聲進(jìn)行了調(diào)查。

將測(cè)試基板屏蔽并測(cè)量來自電纜的輻射噪聲后，發(fā)現(xiàn)在500MHz或更低的頻率下會(huì)產(chǎn)生寬帶噪聲，如下圖所示。

在100到300MHz的范圍內(nèi)確認(rèn)到特別強(qiáng)的輻射噪聲，并且在該范圍內(nèi)相對(duì)于不必要輻射標(biāo)準(zhǔn)值的裕量也更小。

測(cè)量來自USB Power Delivery的輻射噪聲

04噪聲的發(fā)生源和路徑

噪聲發(fā)生源：

為了調(diào)查從電纜輻射出的噪聲的發(fā)生源，我們使用了噪聲可視化工具。

已確認(rèn)到供電側(cè)的電源線（DC-DC轉(zhuǎn)換器及功率電感器）周邊的噪聲電平較高。

未供電和供電時(shí)，確認(rèn)USB Power Delivery測(cè)試板（供電側(cè)）上的噪聲分布

對(duì)傳導(dǎo)至測(cè)試基板的USB Type-C接頭引腳的噪聲進(jìn)行測(cè)量，從測(cè)量結(jié)果可以確認(rèn)，電源線和GND線的噪聲電平在100至300MHz的范圍內(nèi)較高。

噪音的發(fā)生源：測(cè)量傳導(dǎo)至USB Type-C接頭引腳的噪聲

噪聲路徑：

DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪聲會(huì)傳導(dǎo)至電纜并進(jìn)行輻射，如下圖所示：

噪聲路徑

在供電側(cè)的DC-DC轉(zhuǎn)換器中產(chǎn)生開關(guān)噪聲

噪聲通過電源線和GND線從USB接頭泄漏到電纜

從電纜的電源線輻射出來

05使用共模扼流線圈的噪聲對(duì)策方法

由于電源線和GND線的噪聲電平較高而導(dǎo)致電纜出現(xiàn)噪聲輻射，因此在DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出部分的USB接頭前面接入共模扼流線圈被認(rèn)為是有效的。

使用共模扼流線圈的噪聲對(duì)策方法：接入共模扼流線圈

06

確認(rèn)噪音對(duì)策效果

我們用測(cè)試基板確認(rèn)了通過共模扼流線圈實(shí)現(xiàn)的輻射噪聲對(duì)策的效果。

將DLW5BTM142TQ2接入電源線和GND線。（出于加工原因，在此測(cè)試中將電纜的電源線和GND線切斷后接入。）

確認(rèn)噪音對(duì)策效果：共模扼流線圈接入位置

07噪聲對(duì)策效果

噪聲對(duì)策效果：共模扼流線圈接入前后的噪聲比較

通過接入共模扼流線圈DLW5BTM142TQ2，我們確認(rèn)了在輻射噪聲電平較高的100至300MHz中最大降噪10dB。

08總 結(jié)

USB Power Delivery供電設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生輻射噪聲，從而干擾設(shè)備的工作和通信。找正品元器件，上唯樣商城

噪聲源是供電設(shè)備內(nèi)部的DC-DC轉(zhuǎn)換器，噪聲通過供電設(shè)備的電源線和GND線傳導(dǎo)并從USB電纜輻射出來。

接入共模扼流線圈可有效降低此類噪聲。

本次推薦的是共模扼流線圈DLW5BTM系列。

共模扼流線圈是一款降低共模噪聲的濾波器。不會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響（高截止頻率），非常適合用于消除數(shù)MHz至數(shù)百M(fèi)Hz的共模噪聲。

審核編輯：湯梓紅